Wykorzystanie tachymetrów bezzwierciadlanych w geodezyjnych pomiarach wychyleń kominów przemysłowych

The surveying of inclinations and shape of the axis of industrial chimney structure is one of the most frequently carried out surveys in industrial plants. For this purpose, a trigonometric method is commonly applied. However, to ensure high reliability of the final product, the surveying should be carried out from more than two positions. Thanks to the development of reflectorless distancemeters (increasingly greater range as well as increasing accuracy), it is possible to develop methods which will fulfil all the accuracy requirements, while being competitive in terms of workload. In this article the author intends to present methods which could be used in measuring the inclination of the axis of industrial chimney structure. The results of conducted experimental studies were presented, showing consistency of the results which were obtained from the proposed methods with the results obtained from the classical method.Pomiar wychyleń i kształtu osi trzonu kominów przemysłowych jest jednym z najczęściej wykonywanych pomiarów w zakładach przemysłowych. W tym celu powszechnie stosuje się metodę trygonometryczną. Jednak chcąc zapewnić wysoką niezawodność produktu końcowego, pomiar należy wykonać z większej aniżeli dwa liczby stanowisk. Dzięki rozwojowi dalmierzy bezzwierciadlanych (coraz większemu zasięgowi, a także rosnącej dokładności) możliwe jest opracowanie metod, które będą spełniały wszystkie wymagania dokładnościowe, a jednocześnie będą konkurencyjne pod względem pracochłonności. W artykule autor omawia metody, które mogą być wykorzystane podczas pomiarów wychyleń osi trzonu kominów przemysłowych. Prezentowane są również wyniki przeprowadzanych badań doświadczalnych z wykorzystaniem proponowanych metod wykazujące zgodność z rezultatami otrzymanymi metodą klasyczną

Zastosowanie interferometru mikrofalowego IBIS do pomiaru częstotliwości drgań własnych kominów przemysłowych

The frequency values of normal mode of vibrations constitute one of the key elements of the technical characteristics of high industrial chimneys. The article presents the surveying of chimneys normal modes of vibrations with the use of a microwave interferometer. The system IBIS Image by Interferometric Survey is a modern measuring device, operating on the principle of microwave interferometry. This innovative surveying technique can be used for precise measurements of dislocations and strains of building structures. It allows remote measurements from the distance up to 1000 m. The high frequency of recording allows the use of this particular device for dynamic surveying of building structures. The paper presents a general technical characteristics of the interferometer. The need for conducting dynamic monitoring of industrial chimneys has been discussed. The article also presents the results of Poland’s first frequency measurements of normal modes of vibrations carried out on two reinforced concrete chimneys of the height of 260 m with an interferometric radar.System IBIS Image by Interferometric Survey jest nowoczesnym urządzeniem pomiarowym, działającym na zasadzie interferometrii mikrofalowej. Ta innowacyjna technika pomiarowa może być stosowana do precyzyjnych pomiarów przemieszczeń i odkształceń obiektów budowlanych. Umożliwia zdalny, bezdotykowy pomiar z odległości do 1000 m. Wysoka częstotliwość rejestracji pozwala na stosowanie tego urządzenia także do pomiarów dynamicznych konstrukcji budowlanych. W pracy zaprezentowano ogólną charakterystykę techniczną interferometru oraz wyjaśniono konieczność prowadzenia monitoringu dynamicznego obiektów budowlanych. Przedstawiono także wyniki pomiarów dynamicznych dwóch kominów żelbetowych o wysokości 260 m. Należy dodać, że jest to pierwsze tego typu urządzenie w Polsce

Dokładność wyznaczenia objętości składowisk soli drogowej na podstawie pomiarów tachymetrami bezreflektorowymi

This article presents the possibility of using reflectorless total station in the process of determining the volume of road salt. Salt of this type is stored in warehouses intended for storage of loose materials that are a part of the road infrastructure of the country. In order to perform this task, the test of three different Leica reflectorless distancemeters was conducted by carrying out surveys for a specially prepared sample of salt. The possibilities of surveying the distance for various sight line lengths and different angles of incidence of the beam on the surveyed object were examined. After the conducted test, one of the reflectorless total stations was used as an alternative tool for the hitherto surveying the inventory of road salt volume carried out using the measure to prism method. The comparative works were carried out in a warehouse located at the town of Rudno near the A-4 motorway, which was owned by the company STALEXPORT Transroute Autostrada S.A. The surveys of station poles at the salt dump were conducted on the same day, for the two instruments independently, using the polar method. The first survey was performed with the use of the ELTA R55 instrument, with the measure to prism method, and the second one with TCR407Power total station in a reflectorless mode. As a result of this test, data were obtained, which became grounds for determining the volume of the salt mass using two models reflecting the measured surface in three different computational programs. The values of the volume determined from both surveys for different models and programs were compared in order to verify the compatibility of the results with a criterion provided in the form of the values of the relative error of determining the volume, which were specified in the Survey Manual of Ministry of Heavy Industry. Additionally, a survey of the volumetric weight of road salt was carried out, which allowed the calculation of the total mass of road salt stored in the warehouse. The obtained result was compared with the inventory present in the records.Artykuł prezentuje ocenę możliwości użycia tachymetru bezreflektorowego w procesie wyznaczenia objętości soli drogowej. Sól tego typu gromadzona jest w magazynach do składowania materiałów sypkich stanowiących element infrastruktury drogowej kraju. W celu realizacji tego zadania przeprowadzono test trzech różnych dalmierzy bezzwierciadlanych firmy Leica, wykonując pomiary do specjalnie przygotowanej próbki soli. Sprawdzono możliwości pomiaru odległości przy różnych długościach celowych i różnych kątach padania wiązki na mierzony obiekt. Po przeprowadzonym teście jeden z tachymetrów bezzwierciadlanych został wykorzystany jako narzędzie alternatywne wobec instrumentów stosowanych dotychczas w pomiarach objętości soli drogowej prowadzonych na lustro. Prace porównawcze wykonano w magazynie znajdującym się w miejscowości Rudno przy autostradzie A-4, należącym do STALEXPORT Transroute Autostrada S.A. Pomiar pikiet na hałdzie solnej odbył się tego samego dnia, niezależnie przy uzyciu dwóch instrumentów z zastosowaniem metody biegunowej. Pierwszy pomiar wykonano instrumentem ELTA R55 na lustro, a drugi tachymetrem TCR407Power w trybie bezreflektorowym. W wyniku tego testu otrzymano dane, na podstawie których wyznaczono objętość masy soli z użyciem dwóch modeli odzwierciedlających mierzoną powierzchnię w trzech różnych programach obliczeniowych. Wartości objętości wyznaczone na podstawie obu pomiarów dla różnych modeli i programów porównano w celu sprawdzenia zgodności wyników z kryterium podanym w Instrukcji geodezyjnej Resortu Przemysłu Ciężkiego w formie wartości błędu względnego wyznaczenia objętosci. Dodatkowo przeprowadzono pomiar ciężaru objętościowego soli drogowej, co umożliwiło obliczenie całkowitej masy soli drogowej zgromadzonej w magazynie. Uzyskany wynik porównano ze stanem widniejącym w ewidencji

Measurement point density and measurement methods in determining the geometric imperfections of shell surfaces

In geodetic measurements of deformations in shell cooling towers, an important factor is to optimize the number of points representing the exterior surface of the shell. The conducted analyses of damage to such structures proved that cooling towers exhibited shell deformation consisting of irregular vertical waves (three concavities and two convexities), as well as seven horizontal waves. On this basis, it is claimed that, in accordance with the Shannon theorem, the correct representation of the generated waves requires the measurement of the cooling tower shell in a minimum of 12 vertical and 14 horizontal sections. Such density of the points may not be sufficient to represent local imperfections of the shell. The article presents the results of test measurements and their analysis, which were conducted to verify the assumptions as to the optimal number of measurement points for the shell of a cooling tower. The evaluation was based on a comparative analysis of the data obtained by the Terrestrial Laser Scanning (TLS) method, creating a very detailed model of geometric imperfections in an actual cooling tower with a height of 100 m. Based on the data obtained by the TLS method, point grids of various density were generated. An additional measurement of the cooling tower shell deformation was performed using a precise electronic total station with reflectorless measurement option. Therefore, it was possible to assess the accuracy of measurements by laser scanning in relation to measurements obtained by reflectorless total stations

The creation of colour developments’ photoplans of frescos located on cylindrical vaults surfaces using both photogrammetric and digital cameras

Aparaty cyfrowe w przeciwieństwie do tradycyjnych, analogowych technik fotograficznych pozwalają szybko i tanio pozyskać cyfrowe obrazy w barwach naturalnych. Z takich obrazów po przetworzeniu, zmozaikowaniu i opracowaniu edycyjnym można utworzyć dokumentację fotogrametryczną w postaci cyfrowych, barwnych fotoplanów. O jakości dokumentacji cyfrowej decyduje odpowiednio dobrana rozdzielczość terenowa umożliwiająca przedstawienie najdrobniejszych szczegółów obiektu. Dla malowideł ściennych przyjmujemy, że piksel terenowy nie powinien być większy niż 1mm. Przy takim założeniu, wykonanie fotomapy cyfrowej wielkopowierzchniowych malowideł ściennych wymaga często wykonania dużej liczby zdjęć aparatem cyfrowym. Opracowywanie cyfrowych rozwinięć wymaga znajomości parametrów geometrycznych powierzchni, na której znajduje się malowidło oraz współrzędnych obrazowych i współrzędnych terenowych dużej liczby punktów dostosowania. Do przetwarzania wykorzystuje się metodę transformacji wielomianowej lub metodę elementów skończonych. Najprostszym sposobem uzyskania odpowiednio dużej liczby punktów dostosowania oraz parametrów geometrycznych kolebki jest stereoskopowy pomiar jej powierzchni. Opracowanie kilku, kilkunastu, a czasami kilkudziesięciu stereogramów zdjęć cyfrowych wymaga skalibrowanego aparatu cyfrowego oraz geodezyjnego pomiaru dużej liczby fotopunktów lub wyrównania sieci terratriangulacji. Dla zmniejszenia pracochłonności opracowania autorzy proponują metodę, w której wykorzystuje się zarówno czarno-białe zdjęcia z wielkoformatowej kamery fotogrametrycznej jak i kolorowe obrazy z aparatu cyfrowego. Zdjęcia z kamery fotogrametrycznej służą do uzyskania informacji o geometrii kolebki, na której znajduje się malowidło i do kameralnego pozyskania punktów dostosowania niezbędnych do przetworzenia barwnych, wysokorozdzielczych zdjęć z aparatów cyfrowych.In contrast with traditional, analog photographic techniques, digital cameras are a cheap and quick way to take digital images of a object in natural colors. Such images, after a resampling and mosaicing process, and after final edition, compose the photogrammetric documentation in the form of colour digital photomaps. The quality of digital documentation depends on an object’s resolution of images, which should provide registration of every smallest object’s detail. For paintings on walls, it was assumed that the local pixel should not exceed 1mm. In consequence, generating digital photoplans of large area frescos often requires the taking of many pictures by digital camera. Elaborating digital developments requires knowledge of the geometrical parameters of the painting’s surface and also both the image’s and object’s coordinates of a large number of corresponding points. Resampling is done using polynomial or finite element transformation. The easiest way to obtain a sufficient number of corresponding points and geometrical parameters of a cylindrical vault is a stereoscopic measurement of its area. Elaborating a high number of stereopairs of digital images requires a calibrated digital camera and terrain survey of a large number of control points, or adjustment of a terratriangulation net. To make the processing less laborious, we suggest a method in which both greyscale pictures made with large-format photogrammetric camera and colour images taken with a digital camera are used. The metric pictures are used for determining vault geometry as well as for measurement of corresponding points, which are necessary for colour digital images of high-resolution rectification

Hallotronowy system czujników sterujących pracą tachimetrów zrobotyzowanych do monitorowania przemieszczeń budowli

The paper presents a measuring system designed to monitor displacements and deformation of engineering structures. The main concept of the system is a control of ATR type robotized total station operation by specially designed sensors operating on the base of Hall effect and denoting the displacements occurring within the tested object in real time. This allows to quickly detect existing deformations and taking appropriate countermeasures, what is particularly important, e.g. at structure test loading. A specific electronic module of hallotron sensors was designed and built to be utilized within the system. A suitable system control software was also prepared, in order to facilitate the communication of sensors with a computer.Praca prezentuje system pomiarowy przeznaczony do monitorowania przemieszczeń i odkształceń obiektów inżynierskich. Istotą systemu jest sterowanie pracą zrobotyzowanych tachimetrów typu ATR za pomocą specjalnie zaprojektowanych czujników, których działanie opiera się na zjawisku Halla, rejestrujących zachodzące przemieszczenia na badanym obiekcie w czasie rzeczywistym. Pozwala to na szybkie wykrycie powstających deformacji i przedsięwzięcie środków zaradczych, co może mieć szczególne znaczenie np. przy próbnych obciążeniach. Na potrzeby systemu został zaprojektowany oraz skonstruowany specjalny elektroniczny moduł czujników hallotronowych. Przygotowano również odpowiednie oprogramowanie sterujące systemu, umożliwiające komunikację czujników z komputerem

Measurement point density and measurement methods in determining the geometric imperfections of shell surfaces

In geodetic measurements of deformations in shell cooling towers, an important factor is to optimize the number of points representing the exterior surface of the shell. The conducted analyses of damage to such structures proved that cooling towers exhibited shell deformation consisting of irregular vertical waves (three concavities and two convexities), as well as seven horizontal waves. On this basis, it is claimed that, in accordance with the Shannon theorem, the correct representation of the generated waves requires the measurement of the cooling tower shell in a minimum of 12 vertical and 14 horizontal sections. Such density of the points may not be sufficient to represent local imperfections of the shell. The article presents the results of test measurements and their analysis, which were conducted to verify the assumptions as to the optimal number of measurement points for the shell of a cooling tower. The evaluation was based on a comparative analysis of the data obtained by the Terrestrial Laser Scanning (TLS) method, creating a very detailed model of geometric imperfections in an actual cooling tower with a height of 100 m. Based on the data obtained by the TLS method, point grids of various density were generated. An additional measurement of the cooling tower shell deformation was performed using a precise electronic total station with reflectorless measurement option. Therefore, it was possible to assess the accuracy of measurements by laser scanning in relation to measurements obtained by reflectorless total stations

Use of laser scanning for determining deformation of steel telecommunication towers

W artykule przedstawiono zastosowanie techniki skaningu laserowego do pomiaru deformacji obiektów wieżowych. Kontrola warunków geometrycznych stalowych wież telekomunikacyjnych zapewnia ich poprawne funkcjonowanie. Technika skaningu lasero-wego daje nowe możliwości pomiarowe w odniesieniu do dotychczas stosowanych metod. Jej użyteczność została wykazana na przykładzie wybranego pomiaru.The paper presents use of laser scanning technique for measuring the deformation of tower structures. This technique provides new possibilities of structure measurement in relation to the existing methods. The correct operation of steel telecommunication towers is ensured by controlling their geometric conditions. The standards and instructions specifying the permissible deformation of structures [1, 2] are referenced in the paper. On this basis, the ability of using a laser scanner for measuring the telecommunication tower shape is discussed. Due to the high resolution, the measurement is made in a global manner, and not only in a few selected cross-sections [3, 4]. In addition, the principle of the laser scanner operation is briefly described. Its usefulness is demonstrated on the example of a trihedral tower measurement (Fig. 1). The measured object is represented by a point cloud (Fig. 2), which can be shown using horizontal cross-sections (Fig. 3). In order to calculate the tower core inclination (Tab. 2), the location of steel angles of the core was determined. It was determined at all considered levels as intersections of the lines approximating the external planes of angles (Fig. 4). Whereas the tower core torsion was calculated based on the directions of three core sides at all the analyzed levels (Tabs. 3, 4)

Documentation of hiking trails and wooden areas using unmanned aerial vehicles (UAV) in Tatra National Park

The research described in this article was conducted in the Tatra National Park in Poland, which is considered as one of the most-visited national parks in Europe. The exceptional popularity of this place is responsible for intensification of morphogenetic processes, resulting in the development of numerous forms of erosion. This article presents the outcomes of the research whose purpose was to verify the usability of unmanned aerial vehicles to check the condition of hiking trails and forests in alpine areas. An octocopter equipped with a non-metric camera was used for measurements. The paper sketches the methodology of data acquisition in harsh conditions and demanding locations of hiking trails on steep Tatra slopes. The paper also describes stages that lead to elaboration of basic photogrammetric products relying on SfM (Structure from Motion) technique. Finally, it shows the applicability of the prepared products to the evaluation of erosion along hiking trails, and to the study of plant succession or tree stand condition in the area located next to hiking trails